铅胁迫对金丝草AsA-GSH循环及铅积累的影响
2018-05-02陈顺钰赵雅曼侯晓龙蔡丽平刘爱琴周垂帆
韩 航 ,陈顺钰 ,赵雅曼 ,侯晓龙 ,2,3*,蔡丽平 ,3,刘爱琴 ,3,周垂帆 ,3
(1.福建农林大学林学院,福州 350002;2.福建农林大学资源与环境学院,福州 350002;3.海峡两岸红壤区水土保持协同创新中心,福州 350002)
“三废”排放、工矿业活动等导致的土壤重金属污染日趋严重,已成为生态文明和农业可持续发展的重大威胁[1-2]。铅(Pb)是植物非必需元素,较低含量 Pb就会对植物生长和生理代谢过程等产生明显毒害作用,降低作物质量和产量。Pb可通过食物链进入人体,对人体血液、神经系统等造成不可逆伤害[3]。自1977年Brooks等[4]提出重金属超积累植物概念以来,绿色经济、操作性强的植物修复技术逐渐受到重视,提高植物修复效率与应用能力成为研究热点[5]。
植物对重金属Pb的抗性主要由对Pb的避性、耐性组成[6]。其中,植物抗氧化系统中抗坏血酸-谷胱甘肽(Ascorbate-glutathione,AsA-GSH)循环响应和Pb累积机制被证实是植物逆境响应的重要途径[7]。AsA-GSH循环存在于植物细胞内叶绿体、线粒体等多种亚细胞器中,具有清除多余活性氧(ROS)及其他外源有害物质的功能[8-9]。在AsA-GSH循环中,谷胱甘肽还原酶(GR)将氧化型谷胱甘肽催化成还原型谷胱甘肽(GSH),促进抗坏血酸(AsA)的再生,并与抗坏血酸过氧化物酶(APX)等抗氧化物质共同作用,避免了氧化胁迫造成细胞蛋白、核酸的损伤及细胞功能的紊乱,提高了植物耐性[10]。另一方面,耐性植物还可通过细胞壁固Pb作用,限制Pb离子的跨膜运输及液泡区室化作用来削弱Pb对细胞代谢的毒害[11]。多年生禾本科金丝草(Pogonatherum crinitum)是本课题组发现并证实的一种Pb超富集植物,具有分布范围广、抗贫瘠、繁殖速率快、生物量相对较高等特点,可作为植物修复备选植物[12]。……
